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Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J. 67 Identificación del modelo de un motor de DC mediante métodos gráficos y métodos paramétricos. Diego Verdugo O., Paúl Mata Q., Alvarito Coronel G., Javier González R. Recibido: marzo 2017 Aprobado: mayo 2017 Revista Científica y Tecnológica UPSE, Vol. IV, N°2 Pág. 68-77 Junio 2017 9

Identificación del modelo de un motor de DC mediante

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Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

67

Identificación del modelo de un motor de DC

mediante métodos gráficos y métodos

paramétricos.

Diego Verdugo O., Paúl Mata Q., Alvarito Coronel G., Javier

González R.

Recibido: marzo 2017

Aprobado: mayo 2017

Revista Científica y Tecnológica UPSE, Vol. IV, N°2 Pág. 68-77 Junio 2017

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Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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Identificación del modelo de un motor de DC mediante métodos gráficos y

métodos paramétricos

Identification of the model of a DC engine through graphic methods and

parametric methods

Diego Verdugo O.(1) Paúl Mata Q.(2) Alvarito Coronel G.(3) Javier González R.(4)

Unidad Académica de Ingeniería, Industria y Construcción (1)

Universidad Católica de Cuenca (UCACUE)

Campus Luis Cordero “El Grande”, Av. Ernesto “Che” Guevara y Av. 16 de Abril

Azogues – Ecuador

[email protected](1)

Resumen

Este artículo presenta el estudio para conseguir el modelo de un motor-generador (planta), se emplean métodos

gráficos o paramétricos que nos servirán como herramientas para representar dicho sistema de forma matemática.

Se han adquirido muestras a través de una DAQ del comportamiento del sistema ante un escalón y una señal PRBS,

los datos obtenidos se procesaron a través del software MATLAB y el toolbox IDENT, donde por medio de criterios

de selección se obtiene un modelo ARX. Las técnicas estudiadas fueron: identificación paramétrica con la aplicación

de una señal PRBS y estructura de modelo ARX e identificación no paramétrica con la aplicación de métodos

gráficos. Luego se realiza una comparación entre los datos reales con los diferentes métodos aplicados y se obtiene

que las respuestas son muy similares. La identificación de sistemas nos sirve para construir modelos matemáticos

de sistemas dinámicos basándonos en los datos observados, con lo cual se tiene un conjunto de técnicas para levantar

un proceso.

Palabras claves: Identificación de sistemas, método gráfico, método de primer orden puro, método ARX.

Abstract

This article presents the study to obtain the model of an engine-generator system (plant), we use graphical or

parametric methods that will serve as tools to represent said system in a mathematical way. The signs were acquired

through a DAQ system behavior before a step and PRBS signal, the data was processed through MATLAB software

and IDENT toolbox, where through selection criteria described subsequently obtained an ARX model. The techniques

studied were: parametric identification with the application of a PRBS signal and ARX model structure and non-

parametric identification with the application of graphic methods. Then a comparison is made between the actual

data with the different methods applied and it is obtained that the answers are very similar. The identification of

systems serves to construct mathematical models of dynamic systems based on observed data, which has a set of

techniques to build a process.

Keywords: Identification of systems, graphic method, pure first order method, ARX method.

Page 3: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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1. Introducción La identificación de sistemas se define ampliamente

como la deducción de los modelos matemáticos del

sistema, a partir del análisis de datos experimentales,

mediciones y observaciones. Su base teórica se sostiene

en parte por la teoría de sistemas dinámicos y señales

de naturaleza estocástica, también por métodos y

algoritmos matemáticos para la correcta estimación de

los parámetros involucrados [1].

El proceso de pasar de los datos observados a un modelo

matemático es fundamental en la ciencia y la ingeniería,

donde se requiere de modelos cada vez más exactos

para fines de análisis, predicción, simulación, diseño y

control. En el área de control, este proceso se denomina

identificación del sistema y el objetivo es encontrar

modelos matemáticos dinámicos (ecuaciones

diferenciales) a partir de señales de entrada y salida

observadas. Sus características básicas son, sin

embargo, comunes con los procesos generales de

construcción de modelos en la estadística y otras

ciencias [2].

Muchas de las ocasiones, los modelos no pueden ser

obtenidos tan fácilmente a partir de las leyes que rigen

cada proceso. Por lo tanto, la construcción de modelos

para sistemas desconocidos juega un papel

determinante para ofrecer los métodos necesarios para

obtener de manera relativamente sencilla los modelos

matemáticos buscados con un alto grado de exactitud

[1]. Existen modelos lineales conocidos como ARX y

ARMAX, y entre los modelos no lineales tenemos, por

ejemplo, redes neuronales artificiales (ANN). Estos

modelos necesitan simular el comportamiento real en

los casos en que existe un conocimiento previo limitado

de la estructura del sistema [3].

2. Identificación de sistemas Para realizar el análisis de la planta, el sistema o el

proceso, se requiere un modelo matemático que lo

represente. De manera general, para el proceso de

identificación, se tiene los siguientes pasos: [4]

1. Obtención de datos de entrada–salida: mediante

la aplicación de una señal de entrada registramos

la evolución de sus entradas y salidas durante un

intervalo de tiempo.

2. Tratamiento previo de los datos registrados:

preparar los datos para facilitar y mejorar el

proceso de identificación.

3. Elección de la estructura del modelo: se facilita

en gran medida si se tiene un cierto

conocimiento sobre las leyes físicas que rigen el

proceso.

4. Obtención de los parámetros del modelo: se

procede a la estimación de los parámetros de la

estructura que mejor se ajustan a la respuesta del

modelo con los datos de entrada-salida

obtenidos experimentalmente.

5. Validación del modelo: es un proceso vital, si el

modelo obtenido satisface el grado de exactitud

requerido para la aplicación.

Si el modelo no es válido:

a) El conjunto de datos entrada-salida no

proporciona suficiente información sobre

la dinámica del sistema.

b) La estructura escogida no es capaz de

proporcionar una buena descripción del

modelo.

c) El criterio de ajuste de parámetros

seleccionado no es el más adecuado.

3. Descripción de la planta El funcionamiento de la planta se basa en

proporcionarle una alimentación (referencia) al motor

DC, de acuerdo con este valor de voltaje suministrado

este empieza a girar a una cierta velocidad, lo cual hace

que actúe el generador debido a que se encuentran

acoplados mediante una banda y el generador que tiene

similares características a la del motor nos da una señal

de salida de voltaje. El motor DC genera 7V a 1000

rpm.

Al conocer el principio de funcionamiento de la

planta de nuestro proyecto (Figura 1), se van a aplicar

dos métodos de identificación de sistemas, el primero

que es un método gráfico y el segundo que es un método

paramétrico, los cuales serán explicados posteriormente

y de esta manera verificar que estos modelos se

comportan igual que la planta implementada.

(a). Vista frontal

(b). Vista posterior

Figura 1. Motor DC con generador (Planta)

Page 4: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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4. Métodos de identificación

4.1. Método gráfico: Identificación basada

en la respuesta al escalón a lazo abierto

Este método se caracteriza por determinar los

parámetros del modelo de una forma gráfica. Consiste

en aplicar una entrada en forma de escalón sobre un

sistema en equilibrio y observar la respuesta, mediante

el análisis de la salida se obtiene la función de

transferencia, que pretende ser lo más cercano al

comportamiento del proceso [5].

La señal de prueba más utilizada es el escalón, en la

práctica sólo se puede conseguir de forma aproximada

ya que es imposible lograr un cambio brusco de una

variable en un tiempo infinitesimal, sin embargo, se

puede considerar como una señal válida si la constante

de tiempo de la señal real es menor que la décima parte

de la menor constante de tiempo que se quiere

determinar en la identificación [6].

4.1.1. Método Gráfico: Método de primer orden

puro. Se expresa en la ecuación (1), la función de

transferencia para este tipo de sistemas:

G(s)=K

τs+1 (1)

donde:

K = ganancia del sistema=señal entrada

señal salida=

Δy

Δu (2)

𝜏 = constante de tiempo

Se necesitan estimar la ganancia (K), y la constante

de tiempo (τ).

La Figura 2 ilustra la respuesta de este método, la

misma que no presenta sobreoscilaciones, lo que

significa que nunca llegan al valor exacto de la

consigna, es decir; son sistemas relativamente lentos

[5].

Figura 2. Sistema de primer orden puro [5]

El valor de la constante de tiempo se obtiene de la

gráfica, para lo cual se observa el tiempo

correspondiente a un valor del 0.63% y .

4.1.2. Método Gráfico: Método de la tangente. La

función de transferencia de este tipo de sistemas se

formuló en la ecuación (1) y la ganancia del sistema (K)

se expresó en la ecuación (2).

La Figura 3 muestra la respuesta de este método, el

mismo que no presenta sobreoscilaciones, lo cual

significa que nunca llega al valor exacto de la consigna

[5].

Figura 3. Escalón de entrada y respuesta del sistema de

primer orden [6]

El valor de la constante τ se obtiene al proyectar

perpendicularmente al eje del tiempo el punto donde

corta la recta tangente a la respuesta con la recta y =

Δy(ꚙ).

4.2. Método paramétrico: Identificación por

mínimos cuadrados

Utilizando secuencias ordenadas, una de entrada

(uk) y una de salida (yk), se ajusta un modelo ARX a la

operación del sistema dinámico a través de la

minimización cuadrática del error ( kkk yye ˆ ). La

Figura 4 muestra un esquema general de la aplicación

de este modelo [7].

Figura 4. Diagrama de bloques del sistema [7]

4.2.1. Método paramétrico: Método de mínimos

cuadrados – ARX. Este método trata de ajustar un

modelo ideal de estructura auto-regresiva con variable

exógena a los datos obtenidos en el funcionamiento real

del sistema. [6]

Page 5: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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knbknbknaknakk ububyayay ...... 1122

kk

nb

nb

na

nak uzbzbzazay )...()...1( 1

1

1

1

(3)

Esto da lugar a un sistema de ecuaciones donde las

incógnitas a y b serán los coeficientes de la función de

transferencia.

Figura 5. Diagrama de la salida del sistema de forma

general. [7]

kkkza

uza

zby

)(

1

)(

)(

El error viene dado por la ecuación (4):

dnbknbdknaknakkk ububyayaye ...... 1111

(4)

Las ecuaciones se empiezan a generar a partir de:

Nnmk ,..., y ],max[ dnbnanm

donde:

• na: Representa el número de pasos del tiempo de

la salida en el pasado, orden del polinomio a(z).

• nb: Es el número de pasos del tiempo de la entrada

en el pasado, orden del polinomio b(z).

Por lo tanto las ecuaciones (5), (6) y (7) enuncian las

expresiones que se implementan en este método:

]......[ 2121 dnbkdkdknakkk

T

k uuuyyy

(5)

]......[ 2121 nbbN bbbaaa (6)

kN

T

kk ey (7)

5. Proceso de identificación de la planta

Para el proceso de identificación se realiza la

adquisición de datos usando el software LabView, con

el cual se obtendrán los datos de entrada y salida de la

planta que se está modelando mediante la tarjeta de

National Instruments DAQ NI USB 6112, luego estos

datos obtenidos se procesan en el software MATLAB,

ya sea en la generación de las señales y en la aplicación

de los métodos. A continuación, se coloca el proceso

para la identificación de la planta.

5.1. Obtención de datos entrada-salida

5.1.1. Métodos gráficos: Primer orden puro y

tangente (Respuesta al escalón en lazo abierto). En

este método se usa una señal escalón a la entrada de la

planta, esta señal debe ser lo suficientemente grande

para que la solución del proceso cambie

significativamente respecto del ruido de medida del

sensor utilizado. La Figura 6 muestra que en nuestro

caso la amplitud de la señal de excitación es de 8V,

dicha señal fue generada en LabView mediante el

archivo ESCALON.vi.

(a). Diagrama de bloques

(b). Panel frontal

Figura 6. Archivo ESCALON.vi

Dichos datos son guardados en un archivo

prueba1.txt. En los cuales constan la entrada (uk), la

salida (yk) y el tiempo (t).

La Figura 7 muestra la gráfica en MATLAB de los

datos yk (salida).

Page 6: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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Figura 7. Grafica de la salida yk

5.1.2. Método Paramétrico: Identificación por

mínimos cuadrados. Este método utiliza en cambio

para la entrada una señal PRBS. Las secuencias binarias

pseudoaleatorias (PRBS) son secuencias de pulsos

rectangulares, modulados en ancho de pulso, que se

aproximan a una señal discreta de ruido blanco, la cual

se utiliza para el método de mínimos cuadrados-ARX.

Dicha señal tiene una amplitud entre 2.4 y 4.1 con una

duración de 7s. Se escogió dicho tiempo debido que al

realizar varias pruebas se observó que es suficiente para

obtener una identificación óptima del modelo que

corresponda al de la planta. La Fig. 8 nos muestra la

señal generada en LabView mediante el archivo

IDENTIFICACION_PRBS.vi.

(a). Diagrama de bloques

(b). Panel frontal

Figura 8. Archivo IDENTIFICACION_PRBS

Dichos datos son guardados en un archivo yk.txt. En

los cuales constan la entrada (uk) y la salida (yk).

La Figura 9 muestra la gráfica en MATLAB de los

datos yk de salida.

Figura 9. Grafica de la salida yk

5.2. Tratamiento previo de los datos de

entrada y salida 5.2.1. Métodos Gráficos: Primer Orden Puro y

Tangente (Respuesta al escalón en lazo abierto).

Cargamos los datos obtenidos en MATLAB mediante

el archivo CARGAR_DATOS_ESCALON.m el mismo

que colocamos a continuación:

clc; clear all;

A = load('prueba1.txt');

u = A(:,1); % Datos 1ra columna y = A(:,2); % Datos 2da columna t = A(:,3); % Datos 3ra columna

Una vez registrados los datos hay que corregirlos

antes de iniciar la identificación del modelo, por tanto,

se trata de preparar los datos para facilitar y mejorar el

proceso de identificación. Como se pudo observar en la

Figura 7 existen datos que no son relevantes por lo que

se determina los datos que son necesarios para nuestra

identificación. La Figura 10 indica que los datos a ser

utilizados son desde la muestra 75 en adelante.

(a). Identificación datos válidos.

(b). Identificación datos válidos muestra 75

Figura 10. Identificación datos válidos

Page 7: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

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Una vez determinada desde qué muestra se va a

utilizar, se realiza una depuración de los datos para

obtener solamente los necesarios, esto se realiza con las

siguientes instrucciones de MATLAB:

%RECORTADO DATOS PARA IGUALAR

MATRICES tr = t(1:124); ur = u(75:198);%Recorte datos entrad yr = y(75:198);%Recorte datos salida

La Figura 11 presenta los datos de la salida yr

recortados en MATLAB.

Figura 11. Grafica de la salida recortada (yr)

5.2.2. Método Paramétrico: Identificación por

mínimos cuadrados. Cargamos los datos en MATLAB

mediante el archivo CARGAR_DATOS.m el mismo

que consta de las siguientes instrucciones:

clc; clear all;

A = load('yk.txt'); yk = A(:,1); % Datos 1ra columna uk = A(:,2); % Datos 2da columna

Para este método los datos obtenidos para la salida

yk son todos válidos debido a que la señal de entrada

PRBS en su contenido frecuencial, se aproxima a un

ruido blanco discreto.

5.3. Elección de la estructura y obtención de

los parámetros del modelo

Para este paso se va a estimar en MATLAB los

métodos que tengan una estructura que represente el

comportamiento de la planta real.

5.3.1. Método Gráfico Primer Orden Puro. Por

inspección de la salida yr en la Figura 11., se puede

determinar que la respuesta no presenta sobreoscilación

y tampoco tiene retardo por lo que se puede asumir que

el método a usar es el de primer orden puro cuya

función de transferencia se expresó en la ecuación (1),

también se puede determinar el valor de ∆y(∞) = 5.89 ,

la Figura 12 demuestra lo expuesto anteriormente.

Figura 12. Gráfica de Δy(ꚙ)

Usando la ecuación (2) obtenemos el valor de K:

K = ∆y(∞)

∆u =

5.89

8 = 0.73625

Ahora se calcula el valor de la constante de tiempo

(τ) la misma que se obtiene sobre la gráfica, para ello se

observa el tiempo correspondiente a un valor de

0.63∆y(∞), en este caso se tendría que el valor de

0.63∆y(∞) = 0.63(5.89) = 3.7107V, luego en la gráfica

se determina el valor de la constante de tiempo τ =

0.0643s, este valor se indica en la Figura 13.

Figura 13. Grafica de τ cuando 0.63∆Δy(ꚙ)

0.63∆y(∞) = 3.7107 → τ = 0.0643

Con los parámetros encontrados la función de

transferencia representada por la ecuación (1) quedaría

de la siguiente manera:

Gp(s) = 0.73625

0.0643s + 1

La Figura 14 presenta los resultados de la simulación de

la función de transferencia realizada en simulink de

MATLAB, con lo que se obtiene la señal de respuesta a

un escalón de 8V de amplitud.

(a). Esquema de simulación

Page 8: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

74

(b). Resultado de la identificación

Figura 14. Simulación en MATLAB.

La Figura 15 nos presenta la comparación entre el

resultado alcanzado mediante este método con los datos

de salida obtenidos al generar un entrada escalón de 8V

(yr).

Figura 15. Comparación de resultados

Como se puede observar la salida yr y la señal de

identificación de la planta son muy similares.

5.3.2. Método gráfico: Método de la tangente.

Observando la salida yr en la Figura 11, se puede

establecer que la respuesta no presenta sobreoscilación

ni retardo por lo que podemos asumir que el método a

usar es el de la tangente cuya función de transferencia

se expresó en la ecuación (1), también podemos

determinar el valor de ∆y(∞) = 5.8, la Figura 16 indica

lo expuesto anteriormente.

Figura 16. Grafica de Δy(ꚙ)

Usando la ecuación (2) obtenemos el valor de K:

K = ∆y(∞)

∆u =

5.8

8 = 0.725

A continuación se calcula el valor de la constante de

tiempo (τ) la misma que se obtiene sobre la gráfica, para

ello se observa el tiempo correspondiente al corte entre

la recta tangente a la salida y la recta y = ∆y(∞), luego

en la gráfica se determina el valor de la constante de

tiempo τ = 0.079s, este valor se indica en la Figura 17.

Figura 17. Gráfica de la constante de tiempo τ

Con los parámetros calculados la función de

transferencia representada por la ecuación (1) quedaría

de la siguiente manera:

Gp(s) = 0.725

0.079s + 1

La Figura 18 presenta los resultados de la

simulación de la función de transferencia realizada en

simulink de MATLAB, con lo que se obtiene la señal

de respuesta a un escalón de 8V de amplitud.

(a). Esquema de Simulación

(b). Resultado de la identificación

Figura 18. Simulación en MATLAB.

La Figura 19 expone la comparación entre el

resultado alcanzado mediante este método gráfico con

los datos obtenidos de la salida al generar una entrada

escalón de 8V (yr).

Page 9: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

75

Figura 19. Comparación de resultados

5.3.3. Método paramétrico: Identificación por

mínimos cuadrados. Con los datos cargados tanto de

entrada (uk) como de salida (yk), se procede a utilizar

la herramienta IDENT de MATLAB.

La Figura 20 muestra los datos de entrada y salida

cargados en la herramienta ident.

Figura 20. Herramienta IDENT de MATLAB

Luego se procede a realizar la estimación usando

modelos polinomiales (Polynomial Models) con la

estructura ARX de diferentes órdenes como por

ejemplo [1 1 0]; [1 2 0]; [2 1 0], etc. La Figura 21

presenta lo expuesto anteriormente.

Figura. 21. Estimación de diferentes modelos usando

modelos polinomiales (ARX).

Luego se determina qué modelo se asemeja más a

nuestra planta, después de un análisis de las diferentes

gráficas mostradas en la Figura 22 que permite realizar

esta herramienta.

Figura 22 Respuestas de los diferentes modelos

Se escoge ARX110 debido a que tiene un porcentaje

de 68.8% de semejanza con la salida real, siendo este el

modelo con más alto porcentaje que el resto de modelos

con los que se realizó la estimación; también se realizó

un análisis de los residuos y este modelo cumple con los

rangos establecidas para este estudio.

A continuación, se envía el modelo ARX110 al

workspace de MATLAB arrastrando el modelo

seleccionado hacia To Workspace en la herramienta

IDENT.

Después se carga el archivo de MATLAB

IDENTIFICACION.m para encontrar la función de

transferencia de nuestro modelo ARX110, el código de

dicho archivo es el siguiente: % IDENTIFICACIÓN DE LA F.T.

clc; num = arx110.B den = arx110.A

% Dominio de z a s Ts=0.1; H=tf(num,den,Ts) Hc=d2c(H)

Obteniendo la siguiente función de transferencia de

primer orden:

Gp(s) = 13.99

s + 19.03

La Figura 23 presenta la respuesta de la simulación

de la función de transferencia realizada en simulink.

(a). Esquema de simulación

Page 10: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

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76

(b). Resultado de la identificación.

Figura 23. Simulación en MATLAB.

La Figura 24 nos muestra la comparación entre el

resultado alcanzado mediante este método paramétrico

con los datos de salida obtenidos al generar una entrada

escalón de 8V (yr).

Figura 24. Comparación de resultados

5.4. Validación de los modelos

Luego de la realización de la estimación de los

parámetros, lo último es evaluar la validez del modelo.

Por lo tanto, la validación se puede realizar por:

5.4.1. Simulación. Mediante MATLAB vamos a

realizar una comparación de las salidas de la planta y la

de los modelos encontrados, la misma que nos van a

mostrar cuál de las funciones de transferencia obtenidas

por los métodos ya descritos se aproxima más a la real.

Para realizar la validación de los métodos nos

valemos de Simulink, en el cual se ingresan las

funciones de transferencias encontradas por los

métodos descritos. La Figura 25 nos presenta los

resultados obtenidos.

(a). Esquema de simulación

(b). Comparación de resultados

Figura 25. Simulación en MATLAB

Luego para determinar cuál de los métodos se

aproxima más a la señal de salida real usamos el archivo

de MATLAB CARGAR_DATOS_COM.m el mismo

que colocamos a continuación:

%COMPARACION ENTRE LOS METODOS clc;

A = load('prueba1.txt'); u = A(:,1); y = A(:,2); t = A(:,3);

%RECORTADO DATOS PARA IGUALAR

MATRICES tr = t(1:124); ur = u(75:198); yr = y(75:198);

%GRAFICA DE LA RESPUESTA subplot(2,1,1);

plot(tr,ur,'m',tr,yr,'r',tr,simoutAR

X(1:124,1),'b',tr,simoutPM(1:124,1),

'c',tr,simoutMGT(1:124,1),'g') axis([0 1.2 -1 8.5]); grid on; legend('Uk','Yk','ARX','MG', 'MGT') title('VERIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS

(MÍNIMOS CUADRADOS, MÉTODO GRÁFICO Y

MÉTODO DE LA TANGENTE)') xlabel('Time');ylabel('Volts')

%GRÁFICA DEL ERROR eARX = yr - simoutARX(1:124,1); ePM = yr - simoutPM(1:124,1); eMGT = yr - simoutMGT(1:124,1); subplot(2,1,2);

plot(tr,eARX,'r',tr,ePM,'c',tr,eMGT,

'b') axis([0 1.2 -0.6 1]); grid on; legend('Error ARX',

'ErrorMG','ErrorMGT') title('COMPARACIÓN DEL ERROR DE LOS

MÉTODOS (MÍNIMOS CUADRADOS, MÉTODO

GRÁFICO Y MÉTODO DE LA TANGENTE)') xlabel('Time'); ylabel('Error')

Page 11: Identificación del modelo de un motor de DC mediante

Verdugo D./ Mata P. /Coronel A./ González J.

77

La Figura 26 muestra las gráficas que se obtuvieron

con este programa, la gráfica de la parte superior nos

muestra una comparación entre la salida real y el

modelo matemático de los métodos encontrados, la

gráfica inferior nos indica un contraste entre los errores

de la señal real con cada uno de los métodos

encontrados.

Figura 26. Resultados comparativos de las salidas y los

errores

5.4.2. Análisis de Resultados. Se ha

procedido a realizar un análisis de resultados de los tres

métodos desarrollados dando valores a las diferentes

funciones de transferencia, se pudo determinar que el

método que menos error posee es el de mínimos

cuadrados (ARX) con un valor de 0.27%, seguido del

método gráfico de primer orden puro con 1.4112% y por

último el método gráfico de la tangente con un

12.660%. La Figura 27 muestra las gráficas de las

respuestas de cada uno de los modelos a una entrada

escalón.

Figura 27. Resultados comparativos de las salidas

6. Conclusiones

Las aplicaciones de los métodos de identificación de

sistemas son eficientes para modelar la planta, pero se

tiene que analizar el proceso para aplicar la técnica

adecuada. En este caso los tres métodos empleados son

óptimos, confiables y adecuados ya que se aproxima

bastante al real, mostrando un buen resultado los

algoritmos de identificación; sin embargo, de acuerdo a

los resultados analizados por el error podemos decir que

el método de Mínimos Cuadrados (ARX110) es el que

más se asemeja a la señal de respuesta.

Al ser una planta no muy compleja para su

modelación, esta permitió poder realizar más de un

método y así poder analizar resultados.

Es claro que con un par de ajustes a los métodos

gráficos se hubiese podido obtener mejores resultados,

es decir, reducir el error y mejorar la aproximación a la

respuesta.

Los métodos gráficos se pueden aplicar de una

manera sencilla siempre y cuando el proceso de registro

de datos de salida sea confiable.

Los métodos expuestos en este trabajo llevan a

concluir que plantas similares a la expuesta en este

trabajo no debería ser un problema identificarlas. Si

bien es cierto el software y hardware de MatLab y

Labview ayudan a simplificar el trabajo, no se puede

dejar a un lado la teoría que debe conocer previamente.

7. Referencias

[1] Cristian Kunusch, “Identificación de Sistemas

Dinámicos”, Facultad de Ingeniería –Dpto.

Electrotecnia, Universidad Nacional de la Plata,

2003.

[2] Ljung, Lennart, “System identification”, John

Wiley & Sons, Inc., 1999.

[3] Santiago Garrido, “Identificación, Estimación y

Control de Sistemas No-lineales mediante RGO”,

Departamento de Ingeniería de Sistemas y

Automática, Universidad Carlos III de Madrid,

Leganés, 1999.

[4] Dr. Eliezer Colina, “Cátedra de Identificación de

Sistemas”, Maestría de Control y Automatización

Industrial, Universidad Politécnica Salesiana Sede

Cuenca, Febrero 2015.

[5] Ángel Martínez Bueno, “Identificación

experimental de sistemas”, Sistemas de Control

BuenoAutomático, Universidad de Alicante, 2011-

GITE-IEA.Dr. Pedro Arafet Padilla, Dr. Francisco

Chang Mumañ, MSc. Miguel Torres Alberto, MSc.

Hugo Dominguez Abreu, “Métodos de

Identificación dinámica”, Facultad de Ingeniería

Eléctrica, Universidad de Oriente, Junio 2008.

[6] Dr. Ismael Minchala, “Cátedra de Identificación de

Sistemas-Sesión 1”, Maestría de Control y

Automatización Industrial, Universidad

Politécnica Salesiana Sede Cuenca, Febrero 2015.